电气化铁道牵引网络故障测距装置的研制

摘要

电气化铁道牵引供电系统的能量传输是通过机车的受电弓和牵引网的滑动接触来实现的，会频繁受到强大的电与机械的冲击，不可避免得会发生故障。目前我国正在大量兴起高速电气化铁道，先进的牵引网故障测距装置不仅能迅速找到故障点，而且还可以预测隐患故障，保证牵引网正常供电，是从技术上保证铁路安全、稳定和经济运行的重要措施之一，具有巨大的社会和经济综合效益。 论文首先综述了我国电气化铁道牵引网的结构特点，阐述了当前故障测距的基本原理。在此基础上深入分析了基于分布参数模型的直接供电单、复线牵引阻抗法和行波法测距原理。对阻抗法采用最小二乘法来准确提取工频电气量；对行波法则引入先进的小波分析工具来分析暂态电气量。 同时构建了基于PSCAD软件的直接供电单、复线仿真模型，对阻抗法、行波法两种故障测距方法分别进行了仿真分析，再用MATLAB进行数值分析。对仿真结果进行对比分析可以发现两种方法各有优劣，于是将两者结合，提出了基于信息融合技术的综合故障测距算法，此方法先用阻抗法进行大概定位，再用行波法进行精确测距，分析表明此算法定位精确，可靠稳定。 最后，设计了一套可用于单、复线牵引网的故障测距装置。硬件控制芯片采用TMS320LF2407，软件程序采用可移植性好的C语言编程，此装置具有数据处理速度快，精度高，可靠性强等特点。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2国内外牵引网故障测距方法研究现状

1.2.1阻抗法

1.2.2行波法

1.2.3智能化方法

1.3国内外故障测距装置的研究现状

1.4本论文的主要研究内容

第2章电气化铁道牵引网结构与参数计算

2.1牵引供电系统简介

2.2牵引变电所

2.2.1单相牵引变电所

2.2.2 三相牵引变电所

2.2.3三相—两相牵引变电所

2.3牵引供电方式

2.4牵引接触网

2.4.1架空式接触网

2.4.2接触轨

2.5牵引网参数计算

2.5.1单线牵引网阻抗

2.5.2复线牵引网阻抗

2.6本章小结

第3章阻抗法故障测距原理

3.1传统阻抗法测距原理

3.2直接供电牵引网阻抗法测距原理

3.2.1单线阻抗法测距原理

3.2.2复线阻抗法测距原理

3.3基波信号的获取

3.4本章小结

第4章行波法故障测距原理

4.1行波基本理论

4.1.1行波的波动计算方程

4.1.2行波的反射与折射

4.2直接供电牵引网行波法测距原理

4.2.1单线行波法测距原理

4.2.2复线行波法测距原理

4.3暂态行波信号的获取与处理

4.3.1暂态行波信号的获取

4.3.2小波变换的基本原理

4.3.3将小波变换用于行波信号分析

4.4本章小结

第5章故障测距算法仿真分析

5.1 PSCAD简介

5.2牵引网模型的建立

5.3阻抗法仿真结果

5.3.1单线阻抗法仿真结果

5.3.2复线阻抗法仿真结果

5.4行波法仿真结果

5.4.1单线行波法仿真结果

5.4.2复线行波法仿真结果

5.5阻抗法与行波法结合的测距方法

5.6本章小结

第6章故障测距装置的硬件与软件设计

6.1硬件电路设计

6.1.1系统总体结构

6.1.2 DSP芯片介绍

6.1.3系统各部分设计

6.2软件设计

6.2.1辅控DSP程序

6.2.2主控DSP程序

6.2.3监控启动程序

6.2.4串口通信程序

6.3本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果